Thermocline
Définition
La thermocline distingue une couche d'eau maritime ou aérienne, une cline dont la température diminue rapidement avec la profondeur ou l'altitude ou la hauteur. Elle est la partie d'une masse d'eau stratifiée ou de couches d'air atmosphériques pour laquelle le gradient de température atteint un maximum. Le terme synonyme utilisé pour un lac holomictique d'eau douce est métalimnion, le terme thermocline étant surtout défini pour le milieu marin ou atmosphérique.
En océanologie, les thermoclines sont des lignes de partage de masses d'eau en fonction de la température qui se traduit par une inflexion brutale de la température à la frontière entre une masse d'eau froide, profonde et une masse d'eau plus chaude, superficielle.
La stratification d'une thermocline :
La thermocline d'un plan d'eau (en eau douce avec un lac) varie en fonction des saisons : elle est réellement présente en été et en hiver, mais peut être absente au printemps et en automne.
Explications
Exprimé autrement, une thermocline correspond à une zone d'un plan d'eau thermiquement stratifié (par exemples : mer, océan, retenue d'eau) située sous la couche de surface, où le gradient de température augmente abruptement, c'est-à-dire où la température diminue rapidement avec l'augmentation de la profondeur. Une thermocline constitue généralement une barrière écologique et ses oscillations influencent considérablement la distribution et la productivité des stocks.
La thermocline océanique
L'eau n'étant pas parfaitement transparente, la majeure partie de la lumière solaire est absorbée par la couche de surface et se réchauffe. Le vent et la circulation des vagues déplacent l'eau dans cette couche, la répartissant à l'intérieur, rendant la température relativement uniforme dans les premiers dizaines de mètres. Sous cette couche de mélange, la température baisse très rapidement; peut-être plus de 20 °C dans la profondeur supplémentaire de 150 m.
Cette zone de transition rapide est la thermocline; en dessous, la température continue de baisser, mais beaucoup plus progressivement. Dans les océans, 90 % de l'eau est sous la thermocline. Cet océan profond est constitué de couches d'égale densité, mal mélangées et aussi froides que 0 à 3 °C.
La thermocline varie avec la latitude et la saison : permanente sous les tropiques, variable sous les climats tempérés (plus fort l'été) et faible à inexistante dans les régions polaires, où la colonne d'eau est aussi froide à la surface au fond.
En pleine mer, il est caractérisé par un gradient négatif de vitesse sonique, ce qui rend le thermocline important dans la guerre sous-marine, car il peut produire des réflexions dans les sonars actifs.
En plongée, une thermocline de quelques degrés Celsius donne l'impression d'être entre deux plans d'eau. Et cela donne à l'eau un aspect de verre opaque, causé par la réfraction modifiée de la colonne d'eau froide ou chaude; Cette même réfraction peut être observée lorsque l'air chaud monte du trottoir noir sur les routes dans les zones désertiques, provoquant des mirages.
Autres masses d'eau
On peut également observer des thermoclines dans des lacs relativement peu profonds. Dans les climats plus froids, cela favorise le phénomène appelé "inversion". Effectivement, en été, les eaux plus chaudes, moins denses, sont situées au-dessus des eaux les plus froides et les plus denses qui descendent au fond; et une thermocline les séparant.
L'eau chaude étant également exposée au soleil pendant la journée, le système est stable et il y a très peu de mélange entre eau froide et eau chaude. Un des résultats de cette stabilité est qu'en été, il y a de moins en moins d'oxygène sous la thermocline, car l'eau sous la thermocline ne recircule jamais à la surface.
À l'approche de l'hiver, la température de la surface de l'eau tombe à 4 °C, soit la température à laquelle l'eau est la plus dense. 4 °C est généralement la température de l'eau en dessous de la thermocline. Lorsque l'ensemble de la masse d'eau atteint ou atteint 4 °C, l'inversion de la baisse commence : la thermocline disparaît (ou, pour le dire autrement, elle atteint la surface) et l'eau du fond du lac peut être mélangée librement avec celui à la surface.
Ce processus est facilité par le vent ou par tout autre processus agitant l'eau. Cet effet existe également dans les eaux arctiques et Antarctiques, enrichissant la surface en nutriments et produisant des efflorescences de phytoplancton d'algues, rendant ces écosystèmes très riches et riches en biodiversité.
Alors que la température continue de baisser dans ces endroits, les eaux de surface commencent à geler et le lac se recouvre lentement d'une couche de glace. Une nouvelle thermocline se développe là où l'eau la plus dense (à 4 °C) coule au fond et où l'eau la moins dense (eau approchant du point de congélation) atteint la surface. Et une nouvelle stratification est établie, au moins jusqu'à ce que l'eau soit suffisamment chaude pour commencer "l'inversion printanière", qui survient après la fonte des glaces, et la surface de l'eau atteint la température de 4 °C.
Des ondes peuvent exister dans la thermocline, provoquant un approfondissement de celle-ci en le mesurant à un seul point d'oscillation (généralement sous la forme d'une seiche). Alternativement, les vagues peuvent être induites par un écoulement sur un fond ascendant, produisant une onde de thermocline qui ne change pas avec le temps, mais dont la profondeur varie lorsque l'on se déplace dans ou contre l'écoulement.
La thermocline atmosphérique
La formation d'un profil thermique est un phénomène très courant, en particulier dans la basse atmosphère, en raison des effets diurnes du cycle de chauffage-refroidissement solaire. Par exemple, à midi, il y a des conditions d'insolation solaire intense et la température de la surface de la Terre est généralement plus élevée que les conditions ci-dessus.
Cette circonstance conduit à la production de couches de températures de l'air stratifiées, où la température la plus élevée de l'air existe près du sol. À l'inverse, lors des nuits plus fraîches, l'air plus dense s'installe généralement près du sol, donnant le style de thermocline opposé.
Ce phénomène a été appliqué au domaine des études sur la pollution sonore dans les années 1960, contribuant à la conception des autoroutes urbaines et des barrières sonores (barrières acoustiques).
Synonymes, antonymes
1 synonyme (sens proche) de "thermocline" :
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